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 Taller de Geología  
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Precipitación química de minerales y biominerales
 
   
Responsable:
Elena Moreno González de Eiris
M. Esther Sanz Montero
J. Pablo Rodríguez Aranda

Centro: Universidad Complutense de Madrid (UCM)
Facultad de Ciencias Geológicas

Fuente: VII Feria Madrid por la Ciencia 2006

Dirigido a: ESO y Bachillerato

Material

 Cuatro bandejas de plástico con rebordes elevados. El tamaño puede variar entre 500 y 1500 cm². Pueden servir las típicas bandejas de laboratorio para disección o las bandejas de charcutería.
 Canicas de diferentes colores y tamaños de nácar o cristal.
 Bolas de acero de rodamientos de un tamaño similar a las canicas. Conviene que haya un número importante de bolas de cada tipo, al menos 100, para desarrollar mejor la actividad.
 Dos imanes de unos 25 cm² de superficie que se pueden hacer uniendo varios imanes pequeños.
 Velcro.
 Pegamento.
 Opcional: pintura plástica para colorear las bolas.

Observación de muestras de biominerales a diferentes escalas 

Observación de muestras de biominerales a diferentes escalas: visual, lupa binocular y microscopio óptico. Se aprecia la bandeja utilizada para la visualización de los estados de la materia.
Fundamento científico

La formación de minerales en los ambientes sedimentarios donde pueden vivir los microorganismos tiene lugar principalmente por precipitación química a partir de disoluciones acuosas. De acuerdo con la teoría cinético-molecular, la mayoría de los procesos sedimentarios de génesis mineral se producen por cristalización, al unirse de una manera ordenada, para constituir un sólido, las distintas partículas, esencialmente iones, que se encontraban dispersas en la masa de agua.

En algunos casos, la unión de dichas partículas puede verse favorecida mediante procesos fisicoquímicos inorgánicos, como la evaporación; pero en otros, la precipitación se puede facilitar o inducir gracias a determinados microorganismos (formación de biominerales).


Desarrollo

El objetivo de esta actividad es visualizar los procesos de precipitación química y ver cómo las bacterias pueden facilitar dichos procesos.

Los átomos, moléculas, iones y partículas en general estarán representados por bolas de diferentes colores y tamaños; y los ambientes, por bandejas de plástico donde las bolas se podrán mover libremente o con limitaciones.

Las bolas que representen los iones positivos tendrán pegados dos cuadraditos de velcro de ganchitos, y las bolas que realicen del papel de aniones llevarán pegados dos cuadraditos de velcro de terciopelo. Las bolas de partículas de agua no tendrán nada pegado. Por otro lado, las partículas usadas para explicar los estados de la materia tampoco llevarán velcro.

1. En primer lugar, se dispondrá una bandeja para explicar los estados de la materia, según la teoría cinético-molecular, y que los minerales se forman por cristalización, generalmente ordenando en un sólido las partículas que con anterioridad se movían libremente o estaban desordenadas. En el estado gaseoso habrá pocas partículas y agitaremos la bandeja con rapidez. El estado líquido incluirá el doble de partículas que el anterior y se agitará la bandeja más despacio. En el sólido, la bandeja se encontrará en reposo y todas las partículas estarán unidas.
2. En segundo lugar, se modelizará una disolución en la que habrá tres tipos de partículas: agua, iones positivos e iones negativos. Se agitará la bandeja y se comprobará lo difícil que es unir los iones para formar un mineral sólido.
3. En tercer lugar, se representará la precipitación química facilitada por el proceso de evaporación. Las partículas serán similares al caso anterior, pero las moléculas de agua serán de acero. Se dispondrá de un imán de un cierto tamaño, al que se disfrazará de «Sol». De este modo, se apreciará que, conforme se eliminen moléculas de agua, atraídas por el imán, resulta más fácil la unión de los iones para formar minerales. Este caso y el anterior se pueden realizar en la misma bandeja.


 
Bandeja donde se representa la precipitación facilitada por la evaporación.
Bandeja donde se representa la precipitación facilitada por la evaporación

4. Por último, en cuarto lugar, se representará la precipitación bioinducida. Para ello, se dispondrá también de un juego de partículas similar al de los dos casos anteriores, pero con los iones positivos constituidos por material de hierro. Se disfrazará un imán a modo de bacteria. Cuando se introduzca la «bacteria» en la bandeja, atraerá a los iones positivos y facilitará la unión de partículas para formar minerales en su entorno.



 
Precipitación química relacionada con microorganismos, formación de biominerales.
Precipitación química relacionada con microorganismos, formación de biominerales
¿Qué hizo el visitante?

En algunas ocasiones se permitía a los visitantes agitar las bandejas, con el consiguiente riesgo de derramar las bolas por el suelo. El simple hecho de atraer las bolas de acero con los imanes resultaba divertido para los estudiantes. Los profesores de instituto comentaban la facilidad de realizar la actividad en una posible práctica de gabinete y preguntaban dónde podrían conseguir un guión detallado. Hay que tener cuidado al separar las bolas pegadas con velcro para no despegarlo; basta con sujetarlo al tirar.

   


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